Одно из самых перспективных применений электрических экипажей “Журналу новейших изобретений и открытий” 70 лет назад рисовалось так: “Керосин будет предоставлен экипажам для путешественников и торговым экипажам, а электрическая энергия будет двигать фиакры и собственные экипажи во всех тех случаях, когда экономия победит несравненную и вечную роскошь прекрасной упряжи лошадей”. А теперь сравните это с тем, что кажется перспективным журналу “Химия и жизнь” в наши дни: “Трудно рассчитывать, что электромобили даже при самых благоприятных условиях быстро вытеснят машины с карбюраторными и дизельными двигателями. Да это и не нужно. Скажем, на междугородных линиях и в сельских местностях такая замена пока что не актуальна. Место электромобиля в городе… Очевидно, первыми на очереди стоят так называемые муниципальные автомобили для развозки продуктов и почты, для уборки улиц… Дальше идут городские автобусы и миниатюрные автомобили индивидуального пользования”.
“Журнал новейших изобретений и открытий” считал одним из чрезвычайно важных достоинств электрических экипажей то, что они позволят “продавать ток до полуночи для освещения и от полуночи до полудня для заряжения электрических экипажей – это пока мечта, которая скоро станет действительностью”. Но, увы, эта мечта законсервировалась до наших дней. “Химия и жизнь” говорит о ней по-прежнему как о возможном будущем.
“Заряжать аккумуляторы можно ночью, когда электростанции недогружены и тарифы на электроэнергию ниже, чем днем. Это означает, что электромобили помогут более рационально использовать мощность электростанций”.
Не менее ясно осознавались тогда и достоинства паровых двигателей. Вот мнение того же “Журнала новейших изобретений и открытий”: “Экипажи с паровым двигателем вообще должно признать пока более удобными, чем с бензиновыми двигателями. Они довольно безопасны, дыма выделяется ничтожное количество, так что он не портит воздуха… Перед керосиновым двигателем паровой имеет еще то преимущество, что материал для питания его (уголь, кокс, вода) можно найти почти везде”.
“При сильных подъемах замечается, особенно при дурной дороге, слабая работа бензинового двигателя в сравнении с паровым… Последние будут, вероятно, более пригодны для правильного грузового движения по обыкновенным дорогам”.
А вот что писал о паромобилях журнал “Техника – молодежи” спустя 70 лет: “Паровую машину выгодно применять тогда, когда нужна мощность в 700-800 л. с. и когда теплоту отработанного пара можно использовать для отопления или технологических нужд. А разве не эти требования предъявляют к двигателям тягачей и вездеходов условия крайнего Севера? В дебрях сибирской тайги паровой вездеход незаменим еще и потому, что сможет работать на любом топливе, хоть на соломе. Тяжелые автомобили и грузовики, хотя и наиболее вероятное, но не единственное применение паровой машины. Начавшиеся сейчас эксперименты с паровыми экипажами показывают, что они с честью иогут состязаться и с легковыми машинами”.
Электро- и паромобили потерпели поражение. Почему? Бензиновые и керосиновые экипажи оказались гораздо легче электрических и экономичнее паровых. Эти достоинства затмили и бесшумность, и бездымность, и приемистость, и удобство в управлении, свойственные электро- и паромобилям. Понадобилось появление миллионов автомобилей на дорогаx мира, чтобы недостатки бензинового двигателя, не очень существенные, пока шла речь о небольшом парке экипажей, начали угрожать здоровью жителей крупных городов.
Удушье cмога и шум тысяч двигателей заставили конструкторов вспомнить об экипажах, от которых их предшественники отказались полвека назад.
И здесь пришлось столкнуться с теми же трудностями, которые ставили в тупик инженеров конца XIX века.
В 1896 году в гонке механических экипажей между Парижем и Бордо участвовал вceго один электромобиль. Eго конструктор Жанто предварительно распределил в 20 местах вдоль трассы заряженные аккумуляторы, для перевозки которых понадобилось 6 железнодорожных вагонов. “И только благодаря этим мероприятиям, совершенно лишенным, конечно, практического смысла, электрическая повозка могла проехать весь путь”, – писали журналы того времени.
Однако появившиеся в те же годы электромобили для поездок внутри городов оказались удачнее.
В Лондоне электрические фиакры пользовались таким успехом, что на заре ХХ века один из журналов писал: “Петербург, не дождавшись электрических трамваев, может быть, скорее увидит движение электрических фиакров”.
Но… Бензиновый двигатель совершенствовался так быстро, что аккумуляторы не могли за ним угнаться. Сравните удельную энергоемкость бензинового мотора и современных аккумуляторов.
2400 Вт-час на килограмм веса такова энергоемкость двигателя внутреннeго сгорания. Сколь ничтожной по сравнению с этой цифрой кажется энергоемкость обычного свинцового аккумулятора – 16-20 Вт-час/кг. Немного сильнее никель-кадмиевые щелочные аккумуляторы – 35-40 Вт-час/кг. Лучшие современные аккумуляторы – серебряно-цинковые – имеют удельную энергоемкость лишь в 80-120 Вт-час/кг.
Исследования 60-х годов породили несколько новых электроаккумуляторов. Наиболее перспективный из них – воздушно-цинковый. Eго энергоeмкость 120 – 160 Вт-час/кг. Недавно появились литий-никелевые галлоидные аккумуляторы, развивающие до 200 Вт-час/кг, и литий-хлорные аккумуляторы с энергоемкостью в 500 Вт-час/кг. Выходит, даже сверхсовременные и сверхдорогие электроаккумуляторы в 5-10 раз хуже обычного бензинового мотора.
И тем не менее сегодня можно найти такие области, где электромобилям удастся потеснить обычные автомобили. Например, при умеренной скорости обычный свинцовый аккумулятор может показать неплохие результаты на дальности 60 км. Эта дистанция увеличивается до 110 для никель-кадмиевых аккумуляторов и до 160 для серебряно-цинковых. Воздушно-цинковый аккумулятор доводит дистанцию до 250 км, топливный элемент до 500 км.
На первый взгляд проблема борьбы с загрязнением воздуха кажется пустяковой. Подумаешь, легкий белесоватый дымок, вылетающий из выхлопной трубы автомобиля! Однако дело обстоит гораздо сложнее.
Начнем с того, что на долю этого дымка приходится 50-90% всех газов и испарений, которые отравляют атмосферу большого города. Причем тщательный анализ показал, что в выхлопных газах автомобильного двигателя содержится около 200 химических веществ и все они разрушительно действуют на человеческий организм.
Условно их можно разбить на четыре группы. В первую входит окись углерода – угарный газ, вызывающий смерть даже в небольших концентрациях. В сутки над территорией США eго скапливаеся 175 тыс. т, а в некоторых городах в часы “пик” eго концентрация на улицах становится угрожающей. Во второй группе – около 150 газообразных углеводородов, которых за сутки в США выделяется около 25 тыс. т. Эти вещества раздражают глаза и дыхательные пути, способствуют раковым заболеваниям. Далее следуют окислы азота (8 тыс. т); именно они ответственны за образование cмога над городами и выделение озона – активного газа, который даже в слабых концентрациях разрушительно действует на легкие и слизистую оболочку. Наконец, четвертая группа – частицы, содержащие свинец. Они образуются из присадок, добавляемых в бензин для снижения детонации. Эти соединения действуют на почки, печень, центральную нервную систему.
Угарный газ, к счастью, горюч. Поэтому, смешивая выхлопные газы с горячим воздухом и поджигая смесь электрической искрой, можно полностью окислить окись азота в сравнительно безвредный углекислый газ.
То же самое можно сделать и при помощи катализаторов. Более тонкой регулировкой, тщательной гeрметизацией и т. д. удалось снизить и количество углеводородов. А вот как быть с окислами азота и свинцом, не ясно до сих пор. Многие специалисты сомневаются, можно ли создать бензиновый автомобиль с чистым выхлопом, и все чаще обращаются к паромобилям.
Казалось бы, с точки зрения загрязнения воздуха нет разницы между бензиновым и паровым автомобилем: в обоих случаях сжигается топливо, а выхлопные газы выбрасываются в атмосферу.
Однако взрывным процессом горения в цилиндре мотора невозможно управлять. При непрерывном же горении в топке котла можно тонко и точно регулировать процесс и полностью окислять топливо.
Паромобиль по-настоящему грозный соперник, способный тягаться с бензиновыми автомобилями и на дальних трассах, и в состязаниях на скорость, и в перевозке тяжелых грузов. Правда, при прочих равных условиях паромобиль всегда будет потреблять в 2-3 раза больше топлива. Но зато можно сжигать топливо гораздо более дешевое, чем бензин.
Легкость и быстрота запуска заставили инженеров предпочесть бензиновый двигатель паровому.
За эти достоинства им пришлось расплачиваться сложными системами глушения шума, громоздкими коробками передач, ненадежными и капризными системами зажигания. Все эти ухищрения не нужны для паромобилей. Ход машины регулируется вceго одним дроссельным клапаном. Машина трогается с места так плавно, что пассажиры не замечают ускорения.
В двигателе нечему капризничать, нередко шоферу незачем заглядывать в двигатель за все время службы.
Конечно, нужны новые, выполненные на современном техническом уровне исследования проблемы создания паромобиля. Быть может, более выгодным окажется не водяной пар, а какое-нибудь другоe рабочее тело, находящееся в замкнутой системе. В этом случае источником энергии паромобиля может быть не только горящее топливо, но и расплав какого-нибудь окисла или соли. Извесно, например, что 7 л расплава окиси алюминия содержат столько же тепловой энергии, сколько 1 л бензина. Использование такого аккумулятора тепла – еще одно радикальное решение проблемы борьбы с дымом.
Подъезжая к городу, водитель включает горелку и расплавляет соль в баке. В черте города подача топлива в двигатель отключается: он работает на расплаве.
Основная статья – Смирнов, “ЮТ” 1969/3
Комментариев нет
Оставить комментарий или два